Использование пигментов и наполнителей в производстве ЛКМ

Пигменты представляют собой тонкодисперсные порошки красящих веществ, нерастворимые в воде, в олифе и органических растворителях. Их основное назначение – придание материалу определенного цвета. Некоторые из них образуют тонкую пленку на поверхности – они используются преимущественно в производстве ЛКМ и других строительных материалов. Другие способны проникать глубоко в структуру материалов – это позволяет использовать их, например, при производстве тканей.

В различных отраслях промышленности применяются десятки видов пигментов с различными характеристиками. Важно знать, на какие свойства пигментов обращать внимание при выборе.

Назначение и свойства пигментов

Пигмент или краситель – это нерастворимое вещество, с помощью которого материалу можно придать определенный цвет. Тонкодисперсный порошок соединяется со связующим веществом и другими компонентами, что позволяет получить краску для работы в определенными видами материалов.

Назначение и возможности использования пигментов напрямую зависят от их химического состава:

• Пигменты природного неорганического происхождения содержат в себе окиси металлов, придающие им определенный цвет. Например, соединения железа с кислородом придают различные оттенки красно-коричневого цвета, соединения марганца имеют желтый цвет, хрома – зеленого. Многие неорганические пигменты токсичны для человек из-за присутствия ядовитых металлов, например, свинца или марганца. Это ограничивает возможности применения: такие краски используются преимущественно в промышленной сфере и антикоррозийной обработке металлов.
• Пигменты органического происхождения когда-то добывались из растений и насекомых, сегодня их большая часть получается искусственным путем. В их основе лежат органические соединения, дающие яркий чистый цвет. Органические красители обладают повышенной атмосферостойкостью, по сравнению с неорганическими, они выдерживают воздействие природных разрушительных факторов.

Синтетические красители получают путем проведения сложных химических реакций, при их изготовлении используется технология прямого синтеза. Свойства и оттенки будут зависеть от лежащих в основе химических соединений, их способности вступать в реакции с другими веществами.

Органические красители способны проникать в структуру материалов, многие из них нетоксичны для человека. Это позволило использовать их в различных отраслях: они применяются при окрашивании тканей для всех направлений текстильной промышленности, используются для придания цвета полимерным материалам, при производстве полиграфических и художественных красок. Это только некоторые направления использования, выгодные потребительские свойства обеспечили органическим пигментам широкую сферу применения.

Важные свойства при выборе пигментов

Свойства пигментов будут зависеть от их химического состава, структуры, происхождения. В промышленности используют красящие вещества натурального и синтетического происхождения, они могут быть минеральными или органическими. В зависимости от цветовой гаммы они могут быть ахроматическими (белыми, серыми, черными) или цветными – с их помощью создается полная цветовая гамма.

Правильный подбор пигментов опирается на следующий набор свойств:

• Колористические. Так называют красящую способность пигмента, от которой зависит яркость тона, получаемый оттенок и его чистота. Это наиболее важная группа свойств, от которой в итоге будет зависеть цвет.
• Физические. Каждый пигмент имеет особую кристаллическую модификацию, красящие вещества также различаются по величине частиц и их форме – этот показатель определяет дисперсность. К физическим свойствам также можно отнести объем при насыпании, стойкость к миграции и другие особенности.
• Химические. Свойства краски будут зависеть от кислотно-щелочного показателя водной суспензии пигмента, способности проводить электричество, стойкости к воздействию химически активных веществ, таких как растворы кислот, щелочей, масла, растворители.
• Физико-химические. К этой категории свойств относят устойчивость к воде и маслам, атмосферостойкость, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения.
• Технологические. Для производителей важно, как пигмент будет реагировать с другими составляющими красок, насколько простым будет его применение в технологических процессах. Учитывается кроющая способность, маслоемкость – количество связующего вещества, которое потребуется для взаимодействия с пигментом и получения однородного состава краски.
• Экологичность. Учитывается наличие токсичных веществ в составе, сложность утилизации, необходимость специальных условий работы с красителем.

Такие свойства пигментов определяют возможности их использования в производстве ЛКМ, в окрашивании различных веществ и материалов.

Ключевые показатели при выборе пигментов для производства

Влияние свойств пигментов на ЛКМ определяет возможности использования красок и лаков. При выборе сырья производители обращают внимание еще на несколько важных показателей:

• Интенсивность. Этот показатель определяет способность пигмента сохранять первоначальный цвет при смешивании с белилами – ахроматическим белым пигментом. Интенсивность рассчитывается по количество цветного красящего порошка, который нужно добавить к белому веществу для получения требуемого цветового оттенка. Относительная красящая способность обычно определяется в сравнении со стандартными образцами, используемыми в производстве ЛКМ. При оценивании используется визуальный метод, а также специальное оборудование, с помощью которого можно точно оценить цвет.
• Укрывистость. Этот показатель определяет, какое количество пигмента потребуется, чтобы полностью закрыть поверхность площадью в 1 кв.м. Чем ниже этот показатель, тем более экономичной окажется краска. Для белых пигментов укрывистость будет определяться в зависимости от из способности рассеивать свет, для цветных – поглощать световое излучение.
• Диспергируемость. Этот показатель определяет, насколько можно измельчить пигмент и равномерно распределить его в определенной среде. Дисперсность, то есть способность пигмента к максимальному измельчению и равномерному распределению в связующем веществе, определяет укрывистость материала, его декоративные свойства, антикоррозийные показатели, а также способность окрашенной поверхности давать блеск.
• Маслоемкость. Это важный показатель, определяющий, какое количество масла потребуется для смачивания пигмента. В качестве стандартного связующего вещества используется льняное масло, что дало название этому показателю. Если нужно получить пигментированный материал, большая маслоемкость не является хорошим качеством, она увеличивает стоимость готовой краски.
• Термостойкость. Это способность красящего вещества выдерживать нагрев до высоких температур с сохранением первоначальных свойств. Высокотемпературные красители способны выдерживать нагрев свыше 180°С. Термостойкость оценивается с помощью двух образцов: один из них подвергается высокотемпературному воздействию, а другой нет. После обработки из сравнивают и оценивают степень изменения цветности в результате нагрева. Наиболее термостойкие красители могут выдерживать нагрев свыше 1400°С, кроме того, они не разрушаются при длительном высокотемпературном воздействии.
• Светостойкость. Это способность пигмента выдерживать ультрафиолетовое солнечное воздействие, а также искусственный свет, в котором присутствует ультрафиолет. Со временем при интенсивном воздействии ультрафиолета оттенок цвета меняется из-за разрушения пигмента. Чем выше светостойкость краски, тем дольше окрашенная поверхность будет сохранять первоначальный вид.
• Атмосферостойкость. Этот показатель определяет способность красителя противостоять разрушительному действию природных атмосферных факторов: это дождь, туман, снег, повышенная влажность воздуха. Атмосферостойкость красителей проверяется с помощью атмосферных станций, которые могут располагаться на крышах зданий или на открытой местности.
• Химическая стойкость. Это способность красителя противостоять разрушительному действию химически активных веществ. Это щелочи, кислоты, масла.

Чтобы правильно подобрать пигмент для решения определенной задачи, нудно определиться с требуемыми свойствами в соответствии с техническим стандартом продукции. Производитель предоставляет опытный образец: если он соответствует установленным требованиям, поставляется крупная партия для использования в производстве продукта. Предварительная проверка позволяет избежать ошибок при подборе и получить требуемый результат.

Виды и назначение наполнителей

При изготовлении лакокрасочных материалов важную роль играют не только пигменты, но и наполнители – минеральные компоненты, предназначенные для уменьшения расхода красящих веществ и придания готовому ЛКМ требуемых свойств. Например, наполнители могут увеличивать прочность материала, придавать ему повышенную устойчивость к воздействию кислот, щелочей или высоких температур.

Наполнителями для ЛКМ могут служить мелкозернистый песок каолиновая глина, пылевидные кварцевые частицы, тальк, асбестовая пыль и другие материалы. Свойства готового материала будут во многом зависеть от разновидности наполнителя, его химических и физических параметров.

Виды и назначение наполнителей

Частицы наполнителей обычно больше по размеру, чем красящих веществ. В зависимости от размера частиц, различают следующие группы наполнителей:

• Ультратонкие. В этом случае размер частиц не превышает 10 мкм;
• Тонкие. В эту группу попадают наполнители с диапазоном размера частиц 10-50 мкм;
• Среднеразмерные. Величина частиц у них составляет 50-250 мкм;
• Грубые. В этом случае размер частиц составляет более 250 мкм.

Суммарное количество наполнителя может достигать 80% от общей массы лакокрасочного материала. Чем больше интенсивность цвета пигмента и его укрывистость, тем больше наполнителя можно добавлять в состав краски и тем ниже будет ее стоимость. Такие вещества позволяют заменить дорогостоящий краситель более дешевым материалом, что значительно снижает себестоимость готового продукта и делает его более доступным для покупателей.

Роль пигментов и наполнителей в ЛКМ

В лакокрасочных материалах пигменты и наполнители работают в тандеме: красящие вещества отвечают за интенсивность цвета, а наполнители придают краске дополнительные свойства, которые делают ее более удобной в использовании. Чтобы наполнители справлялись со своей задачей, они должны иметь высокую дисперсность – этот показатель должен быть даже выше, чем у самих красителей. Кроме того, они должна обладать высокой белизной и низкой маслоемкостью – это позволит не увеличивать стоимость готовой краски.

Различные виды наполнителей помогают сделать ЛКМ более прочными, устойчивыми к внешним разрушительным факторам, кроме того, с их помощью можно регулировать степень блеска и уменьшать стоимость лакокрасочных материалов. В водоэмульсионных красках наполнитель используется в качестве белого пигмента. После испарения воды при высыхании краски на поверхности образуется непрозрачный слой, закрывающий базовую поверхность материала.

Наиболее распространенные виды наполнителей

При производстве ЛКМ наиболее активно используются следующие виды минеральных наполнителей:

• Карбонаты. Наибольшее распространение среди них получили карбонаты магния, кальция и бария. В качестве наполнителя часто используется мел природного происхождения, осажденный кальцит, измельченный минерал доломит, состоящий из смеси карбонатов кальция и магния. Такие соединения улучшают защитные свойства лакокрасочных материалов. Краска хорошо противостоит воздействию влаги, приобретает улучшенные антикоррозийные свойства. Однако добавление в состав карбонатов обеспечивает готовому материалу усиленную вязкость и быстрое загустение - такие качества сокращают срок хранения краски.
• Силикаты. Это еще одна распространенная группа наполнителей. Она включает в себя слюду, прокаленную глину, асбест, тальк, силикат алюминия. Широко применяются именно тальк, каолин и слюда. Добавление слюды в состав краски обеспечивает ей более высокую термостойкость – готовые ЛКМ выдерживают нагрев до высоких температур. Присутствие талька в составе краски увеличивает структурную вязкость поэтому окрашенная поверхность становится более устойчивой к истиранию и к появлению царапин. Добавление каолина повышает пластичность краски, она лучше ложится на поверхности.
• Сульфаты. Чаще всего используются сульфаты кальция и бария природного происхождения. Это барит (тяжелый шпат), природный гипс, осажденный сульфат кальция. Сульфат бария пользуется популярностью из-за своей химической инертности. Он используется при производстве красок, устойчивых к контакту с химически активными веществами. Это вещество добавляется не только в краски, но и в грунтовки и шпатлевки, с его помощью повышается устойчивость материала к внешним разрушительным факторам.
• Оксиды. В эту группу наполнителей входят кремнезем и кварц. Добавление в состав краски синтетического кремнезема позволяет получить матовое покрытие с хорошими декоративными качествами. Кроме того, использование оксидов в качестве наполнителей позволяет сделать краски более огнестойкими, поверхность становится более устойчивой к абразивному механическому воздействию.

Все виды наполнителей можно поделить еще на две разновидности: природного происхождения и искусственные. В обе группы входят минеральные вещества, однако они получаются разными способами. Природные наполнители представляют собой измельченные породы, а также отходы строительного производства. Например, в эту группу входит карбонат кальция, получаемый путем измельчения мела или строительного мрамора. Мраморная крошка измельчается до тонкодисперсного порошка, который добавляется в состав ЛКМ для повышения их прочности и улучшения других эксплуатационных качеств.

К наполнителям синтетического происхождения можно отнести химически осажденные вещества. Например, это осажденный карбонат кальция, полученный в результате химической реакции. Особенностью искусственных наполнителей является более мелкий размер зерна, по сравнению с минералами, полученными в результате искусственного измельчения.

Наиболее распространенные виды наполнителей

Наполнители для ЛКМ различаются не только по химическому составу, но и по форме частиц. Можно выделить несколько разновидностей:

• Зернистый. Такая форма обеспечивает более равномерное распределение наполнителя в структуре материала, повышает прочность и износостойкость готовой краски.
• Игольчатый. Такие наполнители используются в качестве армирующей добавки: они укрепляют готовый слой, делают его более устойчивым к механическим нагрузкам. Чаще всего такие наполнители используются для грунтовок, которые должны укрепить базовый слой и предотвратить его осыпание.
• Пластинчатый. Самым распространенным наполнителем пластинчатого типа является слюда, ее частицы сохраняют форму пластинок даже при сильном измельчении.

Наполнители различной формы позволяют получить ЛКМ различного назначения: с их помощью изготавливаются краски для коррозионной защиты поверхностей, для укрепления материалов, для улучшения декоративных качеств. Наполнители добавляют в состав шпатлевок и грунтовок, с помощью которых создается черновой слой перед финишным окрашиванием – он позволяет уменьшить расход дорогостоящей краски и продлить срок службы чистового покрытия.

Заказ компонентов для ЛКМ в «АО Пигмент»

Наша компания предлагает заказать пигменты различных групп для производства ЛКМ. В продаже представлены минеральные и органические пигменты натурального и синтетического происхождения, а также различные виды ЛКМ. Качество продукции соответствует стандартам надежности, она обеспечивает полное соответствие готовых красок техническим нормативам.

Компания предлагает разовые и регулярные поставки компонентов для производства лакокрасочных материалов. Ознакомьтесь с нашим каталогом и оформите заказ на сайте на выгодных условиях.